DE3014989C2 - Verfahren zur Steuerung der Foliendicke an einer Blasfolienextruderanlage - Google Patents

Verfahren zur Steuerung der Foliendicke an einer Blasfolienextruderanlage

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Steuerung der Foliendickc an einer ßlasfolienextnidcranlage nach dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1.
Aus der DE-AS 21 40 194 ist eine Ringspaltdüsc eines Extruders bekannt, die in getrennt regulierbare Tempenersegmente aufgeteilt ist. mit denen sich bei der F.xiru sion von Kunststoffen nach dem in dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 angegebenen Verlahren die Dicken lolenuizverteiluiig über den Umfang des I \tiudats he einflussen läßt. Die Foliensektoren, über die die Dickentoleranzen gemessen worden sind, verlagern sic'u jedoch infolge von Dünn- und Dickstellen in Umfangsrichtung, so daß sie zu ihrer Beeinflussung nicht ohne weiteres lagericiitig den mit Stellgliedern versehenen Temperiersektoren des Düsenrings zugeordnet werden können. Nach einem aus der DE-OS 29 47 293 bekannten älteren Vorschlag wird das Problem der lagerichtigen Zuordnung dadurch gelöst, daß der Foliensektor mit einem Dickenmaximum bzw. einem Dickenminimum zur Bestimmung des diesem zugeordneten Korrektursektors am Düsenring als lagerichtig extrudiert angenommen wird. Zuvor wurden Foliensektoren gleicher Querschnittsfläche gebildet, die der Reihe nach den folgenden Korrektursektoren zugeordnet werden. Zur Erzielung vergleichmäßigter Dickentoleranzen werden die Stellglieder entsprechend den gemessenen Abweichungen so lange beaufschlagt, bis die Umfangslängen der querschnittsflächengleichen Foliensektoren gleich lang sind.
Die bekannten Verfahren dienen dazu, Foliendickentolcranzen auszugleichen, um Folien zu erhalten, deren Dicke in vernachlässigbarcr Weise von der mittleren Foliendicke abweicht. Für bestimmte Erzeugnisse wcrden andererseits Folienbahnen verlangt, die über ihren Querschnitt einen oder mehrere dickere Bereiche aufweisen. Derartige Folien werden beispielsweise benötigt, wenn Produkte hergestellt werden sollen, die Bereiche aufweisen, die einer höheren Belastung oder einem höheren Verschleiß ausgesetzt sind. Typische Produkte dieser Art sind beispielsweise Grifflochtragetaschen, deren Griff bereich verstärkt werden muß, oder Schrumpfhauben, die auf den besonderen Stoßbeanspruchungen ausgesetzten senkrechten Kanten von umschrumpften, auf Paletten abgesetzten Stapeln ebenfalls durch Dickstcllen verstärkt werden müssen.
Es ist bekannt, Folienbahnen mit dickeren Bereichen dadurch herzustellen, daß der zunächst gleichbreite Austrittsspalt eines Folienb'askopfcs durch aufwendige Probierarbeit an den beabsichtigten Dickstcllen breiter geschliffen wird. Abgesehen von den Schwierigkeiten, einen Folicnblaskopf mit einem Düsenspalt, dessen Breite dem gewünschten Dickenprofil der Folien entspricht, herzustellen, ergibt sich aus der Verwendung eines l-'olienblaskopfes. dessen Düsenspalt über seinen Umfang unterschiedliche Breiten aufweist, der weitere Nachteil, daß sich die Frostlinie der aus den breiten Bereichen extrudieren Folienbereichc höher hinaufzieht, so daß der Einsatz, zusätzlicher Kühlbliiser für die entsprechenden Folicndickstellcn erforderlich wird. Die exakte Anpaßarbcii des Folicnblaskopfes ist außerordentlich aufwendig und gilt zudem nur für ein bestimmtes Kunststoffgranulat, eine bestimmte Ausstoßleistung und für die der Anpassung entsprechenden Kühlluftverhäitnisse.
Aus der DE-OS 24 18 452 ist es bekannt, den extrudicrten Folienschlauch mit einer periodisch bewegten Künldüse mit einstellbarem Kühlmittelstrom anzublasen, um dadurch die Wanddicke der Schlauchfolie vor dem Flachlegen längs des Umfangs bereichsweise periodisch zu verändern und einen hinreichend zylindrischen Folienwickel zu erhalten. Die bewußte Erzeugung von Dickstellen dient jedoch nicht dazu, folien zu erzeugen, die entsprechend ihrem späteren Verwendungszweck gezielt mit Dickstellen versehen werden, sondern die ;iii sich unerwünschten Dickstcllen sollen uinermeiilbarcn Dicksiellcn in der Weise überlagert weiden, daß die Schlauchfolien zu /\ !indischen l'olienwiekcln
aufgewickelt werden können.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein Verfahren zur Steuerung der Foliendicke an einer Blasfolienextruderanlage zu schaffen, nach dem sich Folien mit einem beliebigen Dickenprofil herstellen lassen, die aus einem Folienblaskopf mit einem Düsenring extrudiert worden sind, der über seinen Umfang dieselbe Austrittsspaltbreite aufweist.
Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in dem Kennzeichen des Patentanspruchs 1 angegebenen Merkmale gelöst Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird das aus der DE-OS 29 47 293 bekannte Verfahren derart abgewandelt, daß es sich nach entsprechender Umkehr zur Erzeugung von Folien mit Dickstellen, also eines vorbestimmten ungleichmäßigen Dickenprofils, anwenden läßt.
Das erfindungsgemäße Verfahren läßt sich in der Praxis einfach durch den Einsatz von Mikroprozessoren durchführen.
Aus den Bereichen! des Düsenrings, denen kühlende Temperiersektoren zugeordnet sind, werden spätere Foliendickstellen extrudiert, da die gekühlte extrudierte Kunststoffmasse eine höhere Viskosität aufweist und bei dem Aufblasen des extrudierten Schlauches zu einer Folienblase in Umfangsrichtung weniger gereckt wird als die wärmeren Bereiche mit geringerer Viskosität.
Erfindungsgemäß können zur Erzeugung von Dickoder Dünnstellcn die entsprechenden Temperiersektoren gekühlt oder erwärm l oder auch gleichzeitig gekühlt und erwärmt werden. Erweist sich umgekehrt eine Dickstelle als zu dick, kann die Kühlung des zugehörigen Temperiersektors reduziert werden. Ist hingegen eine Dünnstelle zu dick, kann der zugehörige Temperiersektor aufgeheizt werden. Bei zu dünner Düniistclle ist die Heizung hingegen zu reduzieren.
Es ist jedoch zu beachten, daß sich Dick- und Diinnstellen gegenseitig beeinflussen, so daß die Kühlung eines Bereiches eine Dickstelle und beidseits dieses Bereiches Dünnstellen erzeugt. Dickstellen und Dünnstellen lassen sich daher allein durch Kühlen oder Heizen von Temperiersektoren erreichen. Nur durch Sektorcnkiihlung lassen sich geringe Dickenunterschiede erreichen. Durch Sektorenheizung können größere Dickendifferenzen erzielt werden. Die größten Dickenunterschiede lassen sich jedoch erreichen, wenn die jeweiligen Temperiersektoren gleichzeitig beheizt und gekühlt werden.
Zur Regelung der Foliendicken sowohl über die Dicksiellen als auch über die Dünnstellen entsprechend dem jeweiligen Dickenprofil werden deren jeweiligen Mittellinien relativ zu den zugeordneten Temperiersekloren des Düsenrings als lagerichtig extrudiert angenommen. Die aus den aus der Messung über den l'olienumfang ermittelten Foliensektoren mit gleichen Qvicrschnittsflächen zugeordneten Temperiersektoren am Düsenring werden bei einer Abweichung der Umfangslängen der querschnittsflächerigleichen Foliensektoren von der durch das gewünschte Dickenprofii vorgegebenen Umfangslängenverteilung entsprechend gekühlt oder erwärmt. Hierbei ist zu berücksichtigen, daß aus den den Temperiersektoren zugeordneten Abschnitten des Düsenrings in etwa gleiche Mengen extrudiert wird, so daß die querschnittsflächengleichen Foliens.ektoren, die den jeweiligen Temperiersektoren lagerichtig zugeordnet werden, mit zunehmender Dicke der Folie geringere IJmfangslängeri aufweisen. Die Umfangslängen der querschniusflächengleichcn Foliciiscktorcn sind daher zugleich auch ein Maß für die jeweilige Dicke der Folie.
Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Folien mit den Dickstellenbereichen können in üblicher Weise aufgewickelt werden. Da sich aber keine zylindrischen Wickel ergeben wurden, ist es zweckmäßiger, die Folien zickzackförmig in einen Container abzulegen.
Die erfindungsgemäße Steuerung des Dickenprofils der Schlauchfolie erfolgt dadurch, daß d'e Temperiersektoren entsprechend dem gewünschten Dickenprofil gekühlt oder erwärmt oder gekühlt und gleichzeitig erwärmt werden. Damit der zweckmäßigerweise eingesetzte Mikrocomputer entsprechend dem gewünschten Dickenprofil das Muster der Stellbefehle für die den Temperiersektoren zugehörigen Stellglieder in einfaeher Weise errechnen kann, ist es zweckmäßig, zunächst eine Nullioleranzregelung vorzunehmen, also eine Folie mit gleichem Dickenprofil zu extrudieren.
Da bei Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens die Foliendickstellen eine geringere Temperatur aufweisen als die Foliendünnslellen, kühlt sich die FoJie über ihren Umfang auch dann etwa gleichmäßig ab. wenn über den Folienumfang eine gleichmäßige Kühlung erfolgt. Die Folge ist daß sich ohne zusätzliche Kühleinrichtungen eine etwa auf gleicher Höhe liegende Frostlinie einstellt.
Die Abzugsgeschwindigkeit der Schlauchfolienbahnen kann in vorteilhafter Weise der jeweiligen mittleren Foliendicke angepaßt werden.
Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind in den Unteransprüchen beschrieben worden.
Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachstehend anhand der Zeichnung näher erläutert. In dieser zeigt
I* i g. 1 eine Seitenansicht einer Blasfolienanlage mit Einrichtungen zum Erfassen der Foliendickentoleran-/cn in scheniatischer Darstellung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Verknüpfung zwischen der Dickenmeßvorrichtung mit einem Mikroprozessor und den Stellgliedern zur Einstellung derTeniperiersektoren,
Fig. 3 einen Schnitt durch den Folienblaskopf mit den Temperierkammcm und den Stellgliedern in schematischer Darstellung,
F i g. 4 schematisch in einem Diagramm die Verknüpfung der Dickenmessung mit einem Mikroprozessor und die lagcriehlige Übertragung der Foliensektoren auf die Teinpcriersektoren.
F i g. 5 ein der F i g. 4 entsprechendes Diagramm des umgeformten Dickenprofils in vereinfachter Darstellung,
F i g. b ein der F i g. 5 entsprechendes Diagramm bei Anwendung des Prinzips nur der Sekiorenkühlung,
F i g. 7 ein der F i g. 5 entsprechendes Diagramm bei Anwendung des Prinzips nur der Sektorenheizung und
F i g. 8 ein der F i g. 5 entsprechendes Diagramm bei Anwendung des Prinzips der Sektorenheizung und -kühlung.
Bei der in Fig. 1 dargestellten Anlage fördert der Extruder 1 die Schmelze über den Anschlußflansch 2 in den Düsenring 3, der den Folienhals 5' ausformt und die extrudierte Schlauchfolie mittels des Kühlrings 4 kühlt. Hin'.rr der Folienkalibriervorriehtung 7, deren Höhe der Höhe der Frostlinie 6 angepaßt ist, ist die Dickenmcßanlage 14 angeordnet. Der Aufnehmer der Dickenmeßanlage 14 ist auf der ringförmigen Schiene 15 geführt und reversiert in Richtung des Pfeils 16 um ±360" um die Schlauchfolie 5. Oberhalb der Dickenmeßanlage 14 wird der Folienschlauch 5 mittels der FlachleeeDlat-
ten 8 flachgelegl. von dem Walzenpaar 9 abgezogen, über die Leitwalzen 11 dein Wickler 12 zugeführt und aufgewickelt.
Über die Meßleitung 17 mit der Kabelschleifc 17' wird das Meßsignal dem Meßgerät 18 mil dem Dickenschreiber 19, der ein Diagramm aufzeichnet, zugeleitet. Über das Kabel 20 wird das Meßsignal auch dem Mikrocomputer 21 zugeführt, der nach Umrechnung der Meßsektoren über die Stelleitungen 22 die jeweils den Temperiersektoren zugeordneten Stellglieder 23', 23" regelt.
Zur Vermeidung einer mechanischen Delormieriing des Düsenspalts 3'" wird zur Erzeugung eines gewünschten Dickenprofils in der extrudieren Schlauchfolie 5 das Prinzip der Sektorentemperierung mittels der parallel und dicht nebeneinandcrliegenden Temperierbohrungen 25 angewandt Die über den Anschlußflansch 2 zugeführte Schmelze wird über den Kanal 3' verteilt und in den schmalen Ringkanal 3" an den Temperierbohrungen 25 entlanggeführt und durch Heizen oder Kühlen in seiner Viskosität verändert, so daß sich in dem anschließenden Reckpro/.eß im Folienhals 5' das beabsichtigte Dickenprofil ergibt.
Als Temperiermedium kann Preßluft verwendet werden, die durch die Druckleitung 23 zugeführt wird. Die Regelung der Preßluflzuführung erfolgt mittels des taktend arbeitenden Stellgliedes 23' gemäß dem jeweiligen Kühlbefehl. Über die Rohrleitung 24 wird die Preßluft derTemperierbohrung 25 zugeleitet und über den Auslaß 24' abgeführt. Falls ein Heizbefehl erfolgt, wird parallel taktend zum Stellglied 23' das Stellglied 23" eingeschaltet, so daß sich eine gleichbleibende Hei/Iufitemperalur ergibt, während die Heizenergiezufuhr aus der Regelung des Volunienstroms erfolgt.
Das gewünschte Dickenprofil kann durch ein entsprechendes Programm dem Mikrocomputer 21 eingegeben werden, der sodann das entsprechende Temperaturmuster für die Temperiersegmente errechnet und die den einzelnen Temperiersegmenten zugeordneten Steilglieder 23'. 23" entsprechend beaufschlag!.
Entsprechend der Lehre der Patentanmeldung P 29 47 293.3 werden die Mittenfelder der Dick- und Dünnstellenmeßsektoren v/ als lagerichtig zum zugehörigen Temperiersektor λα; betrachtet. Die Breite der Meß- bzw. Foliensektoren */ wird derart umgerechnet, daß diese bei den Dünnstellen .ν/ ι als lagcriehtige Meßsektoren Xf ι und bei den Dickstcllen xy-2 als lagerichtige Meßsektoren xr 2 dargestellt werden, wie es aus dem in der unteren Hälfte der F i g. 4 dargestellten Diagramm ersichtlich ist.
Zur Vereinfachung der Darstellung werden in den F i g. 4 bis 8 die Verhältnisse um eine Dickstellc vi dargestellt, während x\ und AS die Mitten der benachbarten Dünnstellen bezeichnen, »n« bezeichnet die Anzahl der Dick- bzw. Dünnstellen. Diese brauchen nicht gleichmäßig verteilt zu werden, weisen in der Praxis jedoch eine symmetrische Verteilung auf, wie sie sich beispielsweise aus den ungleichen Kantenlängen einer Schrumpffolie für Palettenschrumpffolienverpackungen ergibt.
Sobald die Anlage auf eine gleiche Dickentoleranz eingeregelt worden ist, kann mit der Einstellung des gewünschten Dickenprofils begonnen werden.
Das beabsichtigte Dickenprofil mit der beispielhaft dargestellten Dickstelle mit der Dicke S2 und der Breite 62 wird aus den vorgegebenen Folienbreiten b\ und bj durch den Mikrocomputer 21 errechnet. Aus der Umrechnung ergeben sich bei Dünnstellen kleinere Breiten 6\ und bei Dickstellcn größere Breiten 62.
Zwischen den Dick- und Dünnstellen werden mit Rücksicht auf einen gleichmäßigen Festigkeitsübergang Zwischenberciche mit der Breite 62 vorgesehen. Die Übergangsbereiche b': werden in entsprechender Weise durch den Mikrocomputer 21 aus dem vorgegebenen Dickenprofil umgerechnet. Die allmähliche Dickenabbzw, -zunähme wird durch die Dickenabstulung s'_>. s">,
S'"i vorgegeben, wie es aus dem oberen Diagramm
der F i g. 4 ersichtlich ist.
κι Aus dem beabsichtigten Dickenprofil b\. s i, b2 und s 2 wird eine neue mildere Foliendicke sin als rein rechnerische Größe berechnet, die als Bezugslinie für den Regelalgorithmus (Heizen und Kühlen — Fig. 8) bzw. zum Umrechnen der Breiten der Meßsektoren λ/ dient.
π Dem nach der anfänglichen Nuütoleranzregelung festgestellten Ventilstellungsprofil im Mikroprozessor wird dann lagerichtig das umgerechnete Dickenprofil
s\,B\,s 2, S 2 überlagert.
Während bei der Nullioleranzregelung die Tempericisekiorcn ΛΆ: bei festgestellten Dickstellen beheizt und bei Dünnstellen gekühlt werden, werden zur Einstellung des gewünschten Dickstellenprofils die Temperierbefehle umgekehrt, so daß bei gewünschten Dickstellen gekühlt und bei gewünschten Dünnstellen geheizt wird. Das Maß Asx ergibt den Heiz- und/oder Kühlbefehl, wobei nur bei Sektorenkühlung die Bezugslinie die Dicke .? 1, wie aus F i g. 6 ersichtlich, ist. Ist nur Sektorenheizung vorgesehen, ist die Bezugslinie die Dicke s:. wie aus F i g. 7 ersichtlich ist. Bei Sektorenhei-
Ki zung und Sektorenkühlung ergibt sich die aus F i g. 8 ersichdichc Bc/.ugslinie s,„ für die Bczugslinie.
Hrgeben sich Korrekuirschritte, werden die entsprechenden Differenzen dem Arbeitsspeicher der Zentraleinheil (CPU = Central Processing Unil) hinziiaddicri
.r> oder abgezogen.
Hierzu 3 Blatt Zeichnungen

Claims (4)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Steuerung der Foliendicke an einer Blasfolienexiruderanlage mit einem in mit Stellgliedern versehenen Temperiersektoren aufgeteilten Düsenring, wobei der Mengendurchsatz durch die Temperatur des jeweiligen Temperiersektors geändert werden kann, bei dem die Foliendikken über den Umfang gemessen und entsprechend der Anzahl der Temperiersektoren diesen Foliensektoren zugeordnet werden, dadurch gekennzeichnet,
daß entsprechend dem gewünschten Dickenprofil zur Erzeugung von Dickstellen (Xn), die diesen zugeordneten Temperiersektoren (Xk) am Düsenring (3) in dem der gewünschten Dicke entsprechenden Maß gekühlt und/oder zur Erzeugung von Dünnstellen (Xf i). die diesen zugeordneten Temperiersektoren (Xk) erwärmt werden, daß die jeweiligen Mittellinien der sich über mehrere Foliensektoren (Xi) erstreckenden Dick- bzw. Dünnstellen (Xr 2. Xn) als lagerichtig extrudiert angenommen und die diesen folgenden querschnittsflächengleichen Foiicnsektorcn (Xi) der Reihe nach >> den folgenden Temperiersektoren (Xk) zugeordnet werden und
daß die Stellglieder (23', 23") so lange beaufschlagt werden, bis die durch das gewünschte Foliendickenprofil vorgegebene Umfangslängenvcrteilung erreicht ist.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der Erzeugung des gewünschten Dickenprofils umfangslängengleiche Foliensektoren (Xf) mit gleicher Querschnittsfläche den Temperier- jr, Sektoren (Xk) des Düsenrings (3). aus denen diese extrudiert worden sind, zugeordnet werden.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß vor der F.rzcugung des gewünschten Dickenprofils Foliensekioren (Xi) mit gleicher Umfangslänge gebildet und aus den Messungen die mittleren Dickenverteilungen über die einzelnen Foliensekioren (Xi) ermittelt werden und daß die Werte der mittleren Dickenverteilungen ein Maß für den Korrekturbefehl für die Stellglieder (23'. 23") der 4 Temperiersektoren (Xk) bilden, die den jeweiligen Foliensektoren (Xi) zugeordnet sind.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die aus nachfolgenden Messungen ermittelten Differenzen der mittleren w Dickenverieilung der einzelnen Foliensektoren (Xi) zur vorgegebenen Foliendicke von den zuvor ermittelten Abweichungen abgezogen oder zu diesen hinzuaddiert werden und daß die so gebildeten Werte ein neues Maß für den Korrekturbefehl bilden. r>r>
DE3014989A 1980-04-18 1980-04-18 Verfahren zur Steuerung der Foliendicke an einer Blasfolienextruderanlage Expired - Lifetime DE3014989C2 (de)

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